长期驯化环境下丁香属植物的光合生理生态学探究.pdf

博士学位论文长期驯化环境下丁香属植物的光合生理生态学研究中国科学院研究生院申请学位类别:垣土整直篮堡塞旦学科专业名称:生查堂学位授予单穑荷吞藐延の∩崔洪霞主国型堂医擅塑盟宣压指导教师:论文提交日期:惑臼论文答辩口划:笙』目培养单位:分类号密缀
摘要本研究是在丁香属植物半个世纪的丰富引种基础上,采用光台生理的实验手段探讨该属重要物种长期驯化中的环境响应机制。在迁地条件下,与广布种华北紫丁香相比,濒危种羽叶丁香有较低的光需求,在中等光强下净光合速率显著低于广布种;气孔限制值较大,对光合作用的调:常较弱:蒸腾作用亦较弱,导致中午叶温较高造成叶片伤害。功能叶片的净光合速率在馇考捌陆系褪币汛锓逯担镀だ倍淘莶⒂诔跸那敖崾长此以往可能影响光合产物积累。可见羽叶丁香以“逃避”的方式适应迁入地生长季节环境胁迫。为了探究羽叶丁香在引种地“逃避”策略的环境驱动因子,我们分别选取种植在园内全光照曝晒和%遮荫、生物量差异极为显著,而其它条件相同的羽叶丁香开展实验。尽管曝晒单株比遮荫单株有着显著低下的生物量,但最大量子效率及叶绿素慕峁急砻鳎厣共⑽炊云銹癓造成损伤。遮荫单株也已经由高叶绿素含量表现出对低光环境的适应。可见,其光适应机制已经存在,而引种地生长季节的高温可能是羽叶丁香生长中要回避的主要因子。为了进一步证实这个推断,并希望了解羽叶丁香在原产地的环境响应状况和致濒的生理原因,我们在其原产地贺兰山对该种进行了调查和试验。调查发现,在贺兰山羽叶丁香分布在海拔⑽鞅逼孪颉⒔鹊状ΑS捎谄露冉匣海朗天气光照时数达,叶片厚重,净光合速率极显著地高于引种地;最大量子效率表明中午的强光并未带来严重光抑制,且小幅度的光抑制在次日清晨可完全恢复,并且有较高的实际量子效率。故在原产地强光仍旧不是其生长的限制因子;其极高的光合速率及高效的实际量子效率是对冷凉强光条件的特殊适应,说明羽叶丁香具有喜冷凉不惧光的固有特点,而冷凉条件于高温炎热的引种地不能得到满足时,便放弃了对光的要求而在遮荫的生境中适应下来。因此引种地的高温应该是其要“逃避”的重要因子。同时表明较强的光合能力及强光的适应特征不会使羽叶丁香在原产地成为濒危物种。为了搞清羽叶丁香的濒危原因,我们将原产地野外分布状况连同两地水分利用效率综合分析发现:在水分保证适当的植物园栽培条件下,即使是曝晒的植株
也有着较高的水分利用效率,而原产地的羽叶丁香低下的水分利用效率表明其生存和分布对水分条件极为敏感。因此,羽叶丁香是良好水分条件的“享受者”,而豢珊堤跫摹澳褪苷摺保舛杂谏ぴ诟珊蛋敫捎雝地区的物种来说,在一定壬舷拗屏似渖⒉嫉目赡苄裕灾率考S邢蕖“全能”的华北紫】.昏恰是丁香属系统演化中较为进化的种,而“低能”的羽叶阌智∈∠阆进化涞闹匾9芍帧在对丁香属起源及敞前型贫系幕∩希庑┮丫玫降慕峁偈刮颐谴忧和演化的层面去了解演化系在长期迁地驯化的光合生理差肆。结果发现,演化过渡种羽叶丁香的光合指征也多处于中间位置;顶生花序系始掷喙夂闲市时较低,较强姿郑琍衡的保持能力可能成为它们能在口哆气候带引种中成活的解释。欧丁香系种类气孔导度对光梯度反应敏感,但较强的蒸腾降低了其水分利用效率,在引种地干旱高温的生长季会因水分不能及时供给而可能在年周期尺度上直接影响生物量。小乔木型的种类可能由于较高的水分利用效率而不畏干早,形成了拟女真亚组从西北到东北继而向日本的广泛分布。驯化的现实意义之一是应用。丁香的盐碱耐受性是区域栽培中面对的问题。我们模拟氯化物硫酸盐型盐碱土甅牍庹仗荻冉换サ氖匝榻峁明紫丁香系品种曝晒栽植能耐受%的土壤盐度,如果在相同盐度生境中遮荫种植会有更高的盐分耐受表现。对迁地物种环境适应性的研究论证着眼点从“种”的水平归结到“系”的层次,从对特殊代表物种当今适应机制的量化比较联系到其起源和散布的历史发展,在一定程度上超越了常规引种驯化对现存实体“种”的定性描述;将迁地驯化与就地适应相联系,以较为科学的思路贯穿驯化保护研究,并最终将研究结果回归于驯化保护实践。关键词:丁香属,驯化,光合生理生态,濒危种,演化,盐胁迫
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本文得到以下项目资助科技部农业科技成果转化资金项目“丁香特色抗逆新品种的中中国科学院农业项目办公室“新优观赏植物选育关键技术研究北京市自然科学≯毒金“丁香属植物杂交育种”试与示范”与示范”子课题“新优丁香品种繁育技术研究与示范”皇五一
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